Geología de una zona ubicada en el segmento norcentral de la Cordillera de la Costa, Venezuela: metamorfismo y deformación. Evolución del margen septentrional de Suramérica en el marco de la tectónica de placas.
Resumen
El área abarca aproximadamente 315 km2, y se encuentra en el segmento norcentral de Ia Cordillera de la Costa, entre Carayaca y Puerto Cruz, D.F. En ella afloran, intensamente mezcladas, rocas metasedimentarias y metaígneas de orígenes muy diversos. Las rocas metasedimentarias, de edad Mesozoica (probablemente entre 195-95 m.a.), incluyen esquistos pelíticos y semipelíticos, mármoles, esquistos calcáreos y, en menor proporción, cuarcitas. Las rocas volcanoclásticas metamorfizadas están representadas por esquistos albíticos epidóticos actinolíticos, y las rocas metaígneas por anfibolitas, anfibolitas eclogíticas, serpentinitas y gneises y augengneises, cuarzo feklespáticos. En el artículo se discuten algunos problemas estructurales y estratigráficos implícitos en las definiciones de las unidades litoestratigráficas establecidas (grupos y formaciones), que muestran que las mismas son inútiles para la cartografía geológica detallada y para Ia reconstrucción "estratigráfica" dei cinturón tectónico. En base a las proporciones en que se combinan los diferentes tipos de rocas a lo largo de la región se han podido cartografiar ocho unidades litológicas, las que, dada la forma como se han establecido, pueden tener una o varias litologías en común, aunque en diferentes proporciones. Se ha interpretado que Ia mayoría de las rocas pelíticas, semipelíticas y psamíticas provienen de sedimentos acumulados sobre la plataforma, el talud y el levantamiento ("rise") de un margen continental tipo Atlántica. Las rocas calcáreas del área y algunas cuarcitas parecen corresponder, respectivamente, a calizas pelágicas y ftanitas originalmente depositadas sobre corteza oceánica. Los esquistos albíticos epidóticos actinolíticos que componen la napa de Tacagua son rocas volcanoclásticas, las cuales, en conjunto con los esquistos pelíticos con los que se intercalan, representan depósitos de una cuenca externa a un arco volcánico ("fore arc basin"). Las rocas antibolíticas y las serpentinitas han sido consideradas como partes de secuencias ofiolíticas, desmembradas y metamorfizadas, que constituyeron Ia corteza oceánica y el manto entre el Jurasico Inferior y el Cretácico Inferior. Los augengneises del área se interpretaron como fragmentos removilizados del basamento granítico, los cuales fueron emplazados durante el segundo evento metamórfico reconocido en !a región. La historia metamórfica del área es compleja. Todos los tipos de roca han sufrido un metamorfismo regional en las facies de los esquistos verdes y en un régimen de P /T intermedia. Un evento metamórfico previo, de alta relación P/T, se ha preservado como reliquía en muchas rocas anfibolíticas y en algunos esquistos semipelíticos. En estos últimos, las reliquias del metamorfismo de alta relación P/T corresponden a !a facies de los esquistos glaucofánicos. Sin embargo, en las rocas anfibolíticas las reliquias de este evento pueden pertenecer a dos fases: Ia facies de Ia eclogita y Ia facies de los esquistos glaucofánicos. Cuando los efectos de ambas fases existen en Ia misma roca, las relaciones texturales muestran que Ia paragénesis de Ia facies de Ia eclogita (granate + omfacita + rutilo) ha sido, mas tarde, parcialmente convertida en minerales propios de !a facies de los esquistos glaucofánicos, lo que indica una trayectoria retrograda de P-T durante el emplazamiento tectónico de los fragmentos de la corteza oceánica subducida. En base a los estudios del metamorfismo y al posible ambiente tectónico de las asociaciones litológicas, sugerimos que todas las rocas, a excepción de los conjuntos de Ia cuenca extema del arco volcániico (napa de Tacagua) y los augengneises, tienen una historia polimetamórfica. Las condiciones físicas estimadas para el metamorfismo en Ia facies de los esquistos verdes son: T = 400-450º C y P = 7-8 kb. El área aparentemente ha sufrido cuatro fases de plegamiento. La primera (fase f 1) y la segunda (fase f2 ) están relacionadas al primer evento metamórfico, de alta relación P/T, y al metamorfismo posterior, en Ia facies de los esquistos verdes, respectivamente. Las otras des fases son esencialmente postmetamórficas. Basados en nuestros datos e interpretaciones, y revisando la información disponible para otras partes del Cinturón Tectónico de Ia Cordillera de.la Costa, hemos propuesto un modelo de tectónica de placas para Ia evolución de dicho cinturón. En esencia, Ia totalidad del cinturón es un complejo de subducción, metamorfizado y deformado, que comenzó a evolucionar hace 195 m.a. El modelo muestra como un margen estable tipo Atlántica -que es en sí mismo el producto de expansión ("rifting") pasa a ser un margen activo -a causa de Ia colisión de este con un arco de islas limitado per una zona de subducción. Entre ei Jurásico Inferior y el Cretácico Inferior se desarrolló el margen continental tipo Atlántico en Ia costa septentrional de Suramérica. Entre el Cretácico Inferior y el Cenomaniense se formó el complejo de subducción, compuesto per rocas de Ia corteza oceánica y el manto, sedimentos pelágicos, fragmentos del basamento continental y sedimentos acumulados sobre Ia plataforma continental. El complejo de subducción fue el resultado de: 1) Ia subducción, en sentido sur-norte, de Ia parte oceánica ea de Ia placa suramericana bajo un arco de islas situado en el margen meridional de Ia corteza oceánica del Caribe; y 2) Ia posterior colisión del arco con el margen continental. Durante este mismo intervalo de tiempo ocurrió Ia deformación f1 del complejo de subducción y el metamorfismo asociado de alta P/T. Entre el Turoniense y el Coniaciense se produjo la inversión de Ia polaridad de Ia subducción, comenzando ahora a ser en sentido norte-sur bajo el borde norte del arco volcánico extinto. Al mismo tiempo, comenzaron los corrimientos hacia el sur de napas constituidas per asociaciones ofiolíticas, del arco volcánico y del complejo de subducción. Entre el Cretácico Superior y el Oligocene Inferior ocurrieron los siguientes procesos: 1) superposición del metamorfismo en Ia facies de los esquistos verdes sobre el complejo de subducción, sobre las asociaciones del arco volcánico y sobre las napas ofiolíticas; 2) el desarrollo de una nueva fase de deformación (f2), con lo cual continuaron los corrimientos de las napas en sentido norte-sur; 3) emplazamiento de fragmentos del basamento granítico removilizado y de instrusiones graníticas. Entre el Oligoceno Inferior y el Presente aparecieron diferentes patrones de fallas, fundamentalmente verticales, con componentes de transcurrencia. La subdueción de Ia placa del Caribe bajo Ia placa suramericana culminó, aproximadamente, hace 30 m.a.
ABSTRACT
The area, covering approximately 315 sq. Km. of the north~central part of the Cordillera de Ia Costa between Carayaca and Puerto Cruz, exposes closely associated, structurally concordant metasedimentary and metaigneous rocks of different source and environment. Metasedimentary rocks of Mesozoic age (probable range 195-95 m.y.) include abundant pelitic to semipelitic schists, marbles and calcareous schists, and minor quartzites. Metamorphosed volcanoclastic rocks are represented by mafic albite-epidote-actinolite schists, and metaigneous rocks by amphibolites and eclogitic amphibolites, serpentinites, and quarzo-feldespathic augengneisses and gneisses. The paper discusses some structural and stratigraphic problems involved in the definitions of established formations of Caracas Group which inhibit their further use. Eight mappable lithologic units are defined in the area based on the proportion of different rocks types exposed. Based on this definition, individual units may have some similar rock type or types in common. The units are: 1) Unit of graphitic quartz-mica schists; 2) Unit of feldespathic-quartz schists; 3) Unit of amphibolites and marbles; 4) Unit of quartzo-feldespathic augengneisses and gneisses; 5) Unit of amphibolites and feldespathic-quartz schists; 6) Unit of epidote-actinolite schists; 7) Unit of amphibolites; and 8) Unit of serpentinites. Tectonic environment during Lower Cretaceous may be pictured as following: a stable "Atlantic" type continental margin of northern South America, an oceanic island. arc to the north and not very far from the continental margin, and an intervening ocean basin. Most of pelitic, semipelitic and psammitic rocks are interpreted as outer shelf-slope-rise sediments of the continental margin. Calcareous rocks and some quartzites may be metamorphosed pelagic limestones and-cherts, respectively, originally deposited on oceanic crust. Albite-epidote-actinolite schists are volcanoclastic rocks, and these with the interlayered essentially pelitic schists represent deposits. of fore arc basin related to the arc system. Amphibolitic rocks occur as lenticular layers and boundins of various sizes and serpentinites as small concordant bodies. These rocks are considered as parts of metamorphosed and dismembered ophiolites representing Lower Jurassic to Lower Cretaceous oceanic crust-mantle. Augengneisses of the area are interpretated as remobilized granitic basement emplazed during pervasive second metamorphic event recognized. Metamorphic history of the area is complex. All rock types have been subjected to regional metamorphism of greenschist facies of intermediate P/T type. An earlier metamorphic event of high P/T type is preserved as relicts in many amphibolitic rocks and in some semipelitic schists. In the semipelitic schjsts, the relict high P /T metamorphism is represented by glaucophane schist facies. In amphibolitic rocks however, the relict high P/T metamorphic event is represented by two phases: eclogite, facies and glaucophane schist facies. Some amphibolites show glaucophane schist facies. In other amphibolites which show teclogite facies, textural relations indicate the prograde development of highest grade garnet + omphacite + rutile rocks, later partly converted into glaucophane schist mirierals that represent retrograde P-T trajectory during tectonic emplacement of subducted oceanic crust. Based on above mentioned data on metamorphism and possible tectonic settings of rock associations, we suggest that all rocks, except those of the fore arc assemblages and augengneisses, have a polymetamorphic histqry. The physical conditions estimated roughly for the greenschist facies are: t=400- 450º C and P =7- 8 Kb. The area has apparently suffered four phases of folding. The first (f 1 phase) and second (f2 phase) are related to early high P/T metamorphic event and later greenschist facies (intermediate P/T type) event respectively, while the other two are essentially post-metamorphic. The f2 phase is an isoclinal folding, observed on mesoscopic and microscopic scale. Regional metamorphic foliation (S2) is parallel to axial plane of these folds. The high P /T metamorphism is only relict, and related foliation s1 (which is also relict) is well identified by oriented glaucophane crystals (in some semipelitic schists) which are parallel to S2 . On the assumption that development of S1 is related to folding, the parallelism between S1 and S2 imply: a) f1 phase is an isoclinal folding; and b) f2 isoclinal folding is coaxial and coplannar to earlier f1 isoclinal folding. Folds of the f1 phase has not yet been observed; however we think its original existence seems to be necessary. Based on our data and· interpretation, and review of available information on other parts of the Coast Range Tectonic Belt, we' have proposed a plate tectonic model for the evolution of the Beit. In essence, the entire belt is a metamorphosed and deformed subduction complex and gives a 195 m. years' history of the northern South American continent. The model shows how a stable "Atlantic'' type continental margin (which is itself a product of rifting) becames an active margin by the collision with an island arc that is bounded by an active subduction zone. The different stages of evolution are as follows: Stage 1:195- 130 m.y. (Lower Jurassic to Lower Cretaceous) Development of an "Atlantic" type continental margin with typical continental shelf-slope-rise sediments on the coast of northern South America, as Caribbean ocean floor continues to form by separation of North America from South America. Stage 2.130-95 m.y. (Lower Cretaceous to Cenomanian) Formation of subduction complex by tectonic mixing of oceanic crust and mantle rocks, pelagic sediments, outer shelf-slope-rise sediments and continental basement rocks. Associated high P/T metamorphism and f1 isoclinal folding also occur at this time. The complex resulted by progressive northward subduction of oceanic part of South American plate against an active primitive island arc and by eventual collision of the "Atlantic" type continental margin with the arc. The oceanic arc starts to develop at the beginning of this period to the north of the continental margin (and not very far from it) at the leading edge of overriding South Caribbean oceanic piate. Stage 3:95 - 85 m.y. (Turonian to Coniacian) Initiation of south directed obduction nappes of ophiolites, arc assemblages and the subduction complex. Shallow water sediments deposited over subduction complex may be incorporated within complex at this stage. The geological processes are related to time span from arc-continental margin collision and halt of northdipping subduction to the development of a new southdipping subduction beneath the northem side of extinct arc. Stage 4:85-30 m.y. (Upper Cretaceous to Lower Oligocene) Superposed greenschist facies metamorphism, f2 isoclinal folding and related south directed thrusting. Emplacement of remobilized granitic basement and syntectonic granitic instrusions occur at this time. The period 85-60 m.y. represents climax of regional metamorphism and calcalkaline igneous activity, and 60 - 30 m.y. essentially represents post-metamorphic deformations and minor acid intrusions. The geological processes are related to south-dipping subduction of Caribbean oceanic plate beneath South American plate (margin represented by the new atypical continental crust made of primitive arc assemblages and subduction complex). Simulates a Cordilleran type orogenic belt. Stage 5: 30 - 0 m.y. (Lower Oligocene to Present) Development of different sets of basically vertical faults with strike-slip components on the Coast Range Tectonic Belt, resulted to accomodate the component of N-S compression across Caribbean-South American plate· boundary. Southward subduction of Caribbean plate against South American plate and related magmatism on the continental margin ceased by 30 m.y.
